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  <title>8.1、单片机最小系统解析 | 土逗牛肉</title>
  








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        <h2 id="电源"><a href="#电源" class="headerlink" title="电源"></a>电源</h2><p>我们在学习过程中，很多指标都是直接用的概念指标，比如我们说+5V 代表 1，GND 代表 0 等等。但在实际电路中的电压值并不是完全精准的，那这些指标允许范围是什么呢？随着我们所学的内容不断增多，大家要慢慢培养一种阅读数据手册的能力。</p>
<p>比如，我们要使用 STC89C52RC 单片机的时候，找到它的数据手册第 11 页，看第二项——工作电压：5.5V～3.4V（5V 单片机），这个地方就说明这个单片机正常的工作电压是个范围值，只要电源 VCC 在 5.5V～3.4V 之间都可以正常工作，电压超过 5.5V 是绝对不允许的，会烧坏单片机，电压如果低于 3.4V，单片机不会损坏，但是也不能正常工作。而在这个范围内，最典型、最常用的电压值就是 5V，这就是后面括号里“5V 单片机”这个名称的由来。除此之外，还有一种常用的工作电压范围是 2.7V～3.6V、典型值是 3.3V 的单片机，也就是所谓的“3.3V 单片机”。日后随着大家接触更多的器件，对这点会有更深刻的理解。</p>
<p>现在我们再顺便多了解一点，大家打开 74HC138 的数据手册，会发现 74HC138 手册的第二页也有一个表格，上边写了 74HC138 的工作电压范围，最小值是 4.75V，额定值是 5V，最大值是 5.25V，可以得知它的工作电压范围是 4.75V～5.25V。这个地方讲这些目的是让大家清楚的了解，我们获取器件工作参数的一个最重要、也是最权威的途径，就是查阅该器件的数据手册。</p>
<h2 id="晶振"><a href="#晶振" class="headerlink" title="晶振"></a>晶振</h2><p>晶振通常分为无源晶振和有源晶振两种类型，无源晶振一般称之为 crystal（晶体），而有源晶振则叫做 oscillator（振荡器）。</p>
<p>有源晶振是一个完整的谐振振荡器，它是利用石英晶体的压电效应来起振，所以有源晶振需要供电，当我们把有源晶振电路做好后，不需要外接其它器件，只要给它供电，它就可以主动产生振荡频率，并且可以提供高精度的频率基准，信号质量也比无源信号要好。</p>
<p>无源晶振自身无法振荡起来，它需要芯片内部的振荡电路一起工作才能振荡，它允许不同的电压，但是信号质量和精度较有源晶振差一些。相对价格来说，无源晶振要比有源晶振价格便宜很多。无源晶振两侧通常都会有个电容，一般其容值都选在 10pF~40pF 之间，如果手册中有具体电容大小的要求则要根据要求来选电容，如果手册没有要求，我们用 20pF 就是比较好的选择，这是一个长久以来的经验值，具有极其普遍的适用性。</p>
<p>我们来认识下比较常用的两种晶振的样貌，如图 8-1 和图 8-2 所示。</p>
<p><img src="http://c.biancheng.net/cpp/uploads/allimg/140317/1-14031H35SR32.png" alt></p>
<center><strong>图8-1  有源晶振实物图</strong></center>

<p><img src="http://c.biancheng.net/cpp/uploads/allimg/140317/1-14031H35931G1.png" alt></p>
<center><strong>图8-2  无源晶振实物图</strong></center>

<p><img src="http://c.biancheng.net/cpp/uploads/allimg/140318/1-14031P00125309.png" alt></p>
<center><strong>图8-3  无源晶振接法</strong></center>

<p><img src="http://c.biancheng.net/cpp/uploads/allimg/140318/1-14031P00212532.png" alt></p>
<center><strong>图8-4  有源晶振接法</strong></center>

<h2 id="复位电路"><a href="#复位电路" class="headerlink" title="复位电路"></a>复位电路</h2><p>我们先来分析一下 KST-51 开发板上的复位电路，如图 8-5 所示。</p>
<p><img src="http://c.biancheng.net/cpp/uploads/allimg/140318/1-14031P0033Y39.png" alt></p>
<center><strong>图8-5  单片机复位电路</strong></center>

<p>当这个电路处于稳态时，电容起到隔离直流的作用，隔离了+5V，而左侧的复位按键是弹起状态，下边部分电路就没有电压差的产生，所以按键和电容 C11 以下部分的电位都是和GND 相等的，也就是 0V。我们这个单片机是高电平复位，低电平正常工作，所以正常工作的电压是 0V，没有问题。</p>
<p>我们再来分析从没有电到上电的瞬间，电容 C11 上方电压是 5V，下方是 0V，根据我们初中所学的知识，电容 C11 要进行充电，正离子从上往下充电，负电子从 GND 往上充电，这个时候电容对电路来说相当于一根导线，全部电压都加在了 R31 这个电阻上，那么 RST端口位置的电压就是 5V，随着电容充电越来越多，即将充满的时候，电流会越来越小，那RST 端口上的电压值等于电流乘以 R31 的阻值，也就会越来越小，一直到电容完全充满后，线路上不再有电流，这个时候 RST 和 GND 的电位就相等了也就是 0V 了。</p>
<p>从这个过程上来看，我们加上这个电路，单片机系统上电后，RST 引脚会先保持一小段时间的高电平而后变成低电平，这个过程就是上电复位的过程。那这个“一小段时间”到底是多少才合适呢？每种单片机不完全一样，51 单片机手册里写的是持续时间不少于 2 个机器周期的时间。复位电压值，每种单片机不完全一样，我们按照通常值 0.7VCC 作为复位电压值，复位时间的计算过程比较复杂，我这里只给大家一个结论，时间 t=1.2RC，我们用的 R是 4700 欧，C 是 0.0000001 法，那么计算出 t 就是 0.000564 秒，即 564us，远远大于 2 个机器周期(2us)，在电路设计的时候一般留够余量就行。</p>
<p>按键复位（即手动复位）有 2 个过程，按下按键之前，RST 的电压是 0V，当按下按键后电路导通，同时电容也会在瞬间进行放电，RST 电压值变化为 4700VCC/(4700+18)，会处于高电平复位状态。当松开按键后就和上电复位类似了，先是电容充电，后电流逐渐减小直到 RST 电压变 0V 的过程。我们按下按键的时间通常都会有几百毫秒，这个时间足够复位了。</p>
<p>按下按键的瞬间，电容两端的 5V 电压（注意不是电源的 5V 和 GND 之间）会被直接接通，此刻会有一个瞬间的大电流冲击，会在局部范围内产生电磁干扰，为了抑制这个大电流所引起的干扰，我们这里在电容放电回路中串入一个 18 欧的电阻来限流。</p>
<p>如果有的同学已经想开始 DIY 设计自己的电路板，那单片机最小系统的设计现在已经有了足够的理论依据了，可以考虑尝试了。基础比较薄弱的同学先不要着急，继续跟着往下学，把课程都学完了再动手操作也不迟，磨刀不误砍柴工。</p>

      
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                <i class="fa fa-chevron-left"></i> 7.6、LED点阵的横向移动
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                8.2、C语言函数的调用 <i class="fa fa-chevron-right"></i>
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        <div class="copyright">&copy; <span itemprop="copyrightYear">2019</span>
  <span class="with-love">
    <i class="fa fa-user"></i>
  </span>
  <span class="author" itemprop="copyrightHolder">土逗牛肉</span>

  
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        var url = document.location.toString();
        var arrObj = url.split("?");

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            var arrPara = arrObj[1].split("&");
            var arr;

            for (var i = 0; i < arrPara.length; i++) {
                 arr = arrPara[i].split("=");

                if (arr != null && arr[0] === paraName) {
                    return arr[1];
                }
            }
            return "";
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